بررسی عددی عملکرد زهکش های پی در کاهش نیروی بالابرنده سدهای بتنی وزنی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد سازه های آبی، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

2 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

3 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

چکیده

در طراحی پردهآببند فرضبر این است که تراوش از پرده بهصورت محدود صورت گیرد. برای کنترل این آبها
زهکشهای پی به موازات پردهآببند در پاییندست آن ایجاد میگردد. هدف از احداث زهکشهای پی جمعآوری آبهای
نشتی از پرده آببند و کاهش نیروی بالابرنده میباشد. تعداد، فاصله و قطر این زهکشها نیاز به قضاوت فنی از
خصوصیات سنگ داشته و عمق آنها نیز تابعی از مشخصات پردهآببند است. در این تحقیق عملکرد زهکش در سدهای
مورد بررسی قرار گرفت.
عوامل موثر در بررسی اثرات زهکشها قطر، فاصله مرکز تا مرکز از یکدیگر و فاصله از پاشنه بالادست سد میباشد که
نقش بهسزایی در مقدار نیروی بالابرنده و همچنین پایداری سد دارد. در این مقاله پارامترهای مؤثر در نیروی بالابرنده
بررسی شد و در نتیجه معین گردید که افزایشقطر زهکش تأثیر کمی نسبت به سایر پارامترها در کاهش نیروی بالابرنده
دارد. بهعبارت دیگر انتخاب قطر زهکشها تابع ملاحظات اجرایی میباشد. اما کاهشفاصله زهکشها از هم و کاهشفاصله
از بالادست تا یک حد معینی میتواند نقشبهسزایی در کاهش نیروی بالابرنده داشته باشد. با توجه به محدوده پارامترها،
زهکشهایی با قطر 15 سانتیمتری و فاصله 3 متری از هم بهترین عملکرد را از لحاظ کارآیی در کاهش نیروی بالابرنده
بهدست میدهد. برای اعتبار سنجی، روش عددی بهکار رفته در این پژوهش با روش تحلیلی دیگران نیز مقایسه گردید و
تطابق مناسبی مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical Investigation of Foundation Drains Performance in Decreasing Uplift Force of Concrete Gravity Dams

نویسندگان [English]

  • B Nourani 1
  • F Salmasi 2
  • A Abbaspour 3
چکیده [English]

General assumption in designing cut off walls is that the seepage be held in a limited amount.
In order to control the seepage, the foundation drains are located in parallel to cut off wall at
downstream. The main aim of foundation drains construction is to collect seepage water and decrease
uplift force. Numbers, distance, and diameters of these drains need technical judgment about
characteristics of foundation stones. The depth of drains depends on cut off wall characteristics. In
this study, the performance of drains in foundation of concrete gravity dam was investigated using
finite element method (FEM) via Seep/w software. Among influential parameters in studying the
drain effects, one might consider diameters, center to center distance, and distance of the drains from
upstream of dam. In this paper effective parameters on uplift force were analyzed and it was found
that increasing the drain diameter had lesser effect on decrease of the uplift force slightly compared
to the other parameters. In the other words, selecting the best diameters depends on executive
consideration. But decreasing the distance of drains and also their distance from upstream of dam
would play an important role in decreasing the uplift force. Focusing to the simulated range of
parameters, the drains with 15 centimeter diameter and distance of 3 meters had the optimum
performance and the best operation in decreasing uplift force. For validation, the numerical method
used in this research was compared with the other analytical methods and the proper agreement with
them was observed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Finite element
  • Foundation drain
  • Gravity dams
  • Seep/w
  • Uplift force
ابریشمی ج و وهاب رجایی ن، 1380. سدهای بتنی طرح و اجرا ، چاپ اول انتشارات آستان قدس رضوی.
یقینی  ا، 1379. منطقه بهینه زهکش در سدهای بتنی، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه فردوسی مشهد.
Abd El-Razek M, and Abo Elela M, 2001. Optimum position of drainage Gallery underneath Gravity dam. PP. 181-192. Sixth International Water Technology Conference, IWTC, Alexandria, Egypt.
Anonymous, 2007 Geo-Slope. Version 7.1.0 User Manual. GEOSLOPE International, Calgary, Alberta, Canada.
Abd El-Razek M, 1995. Optimal numbers and positions of the relief valves in lined canals, Alexandria. Engineering. Journal, 34 (5): 375-390.
Ahmed A, McLoughlin S and Johnston H, 2015. 3D analysis of seepage under hydraulic structures with intermediate filters. Journal of Hydraulic Engineering ASCE 141(1), 06014019.1-06014019.6.
 Chen Y, Zhou C and Zheng H, 2008. A numerical solution to seepage problems with complex drainage systems. Computers and Geotechnics 35: 383–393.
Chawla A, Thakur R and Akhleash K, 1990. Optimum location of drain in concrete dams. Journal of Hydraulic Engineering ASCE 116(7): 930-943.
Ebeling RM, Nuss FT and Brand B, 2000. Evaluation and Comparison of Stability Analysis and Uplift Criteria for Concrete Gravity Dams Three Federal Agencies. U. S. Army Corps of Engineers, Washington.
Mansuri B, Salmasi F and Oghati B, 2014. Effect of location and angle of cutoff wall on uplift   pressure in diversion dam. Geotechnical and Geological Engineering 32:1165–1173.
Nasr RI, Zeydan BA, Bakry MF and Saloom MS, 2003. Uplift pressure relief on lined canals using tile drains. Alexandria Engineering Journal 42 (4: (497-507.
Raymond R, Ronald W and Victor E, 1994. Uplift Modeling for Fracture Mechanics Analysis of Concrete Dams. Journal of Structural Engineering ASCE 120(10):3025-3044.
Ruggeri G. 2004. Working group on uplift pressures under concrete dams. ICOLD Europe Club. Italy.
Varshney RS, 1982. Concrete Dams. Oxford and IBH Publishing CO. New Delhi. ­